蔡[1]主要探討於目標建築物(易構住宅)中，利用 EnergyPlus 模擬分析採用地中管、外 遮陽板或自然通風之方式，其室內之溫度與相對濕度分佈情形，如圖 2-1 所示。主要觀 察並比較目標建築物在標準氣象年資料下，於不同季節氣候條件狀況模擬加入適當的操 作系統，以及使用此三組系統和此三組系統各種可能組合所產生的效能。蔡[1]中所模擬 最佳化初步設計條件如下所述，其中 Ti 表示室內環境溫度、To 表示室外環境溫度：
地中管在 Ti 介於 0℃～15.5℃或 26.5℃～100℃時啟動、
自然通風在 To 介於 15.5℃～26.5℃時啟動、
外遮陽板在太陽輻射量大於 280W/m2 或 To 小於 15℃時啟動。
根據模擬結果顯示，此三種系統的最佳使用條件的初步結論為:
（一）地中管風扇和自然通風不宜同時使用。
（二）地中管搭配外遮陽板的使用會較容易讓室內達到舒適環境。
（三）依據地中管和自然通風不能同時使用的緣故，在室內溫度介於某個溫度範圍 時，則啟動自然通風，相反則啟動地中管，當溫度範圍越小的時候，模擬結果所得到的 室內舒適小時數會越高，但相對的，地中管所使用的風扇所消耗能量也會越多以及能夠 得知經過最佳化設計過後，室內依舊更著不舒適的環境，也能夠透過主動式系統加以輔 助，例如冷、暖氣機，使室內成為舒適的環境。
圖 2- 1 EnergyPlus 模擬目標建築物立體圖 (資料來源：蔡[1])
王[2]使用計算流體力學軟體 Flovent，研究探討太陽煙囪與 Trombe Wall 對於一棟三 層樓自然通風設計建築(易構住宅)，室內浮力通風效率的影響，如圖 2-2 所示，其中紅色 線條為 Trombe wall 設置於太陽煙囪部份。此研究探討在不同牆壁邊界條件下，改變外界 環境變數，以及太陽煙囪玻璃透射率與 Trombe Wall 等建築物理參數的影響，研究工作模 擬上述參數變化時，對於室內浮力通風的影響以及分析室內通風效率的變化因素。
研究結果顯示，在牆壁材質為玻璃纖維時，室內通風的能量來源主要由牆壁對於太陽 輻射吸收的熱能，並將所儲存的熱能傳導至室內居住空間，導致太陽煙囪會低於牆壁所 產生的浮力效應。
太陽煙囪裝設 Trombe wall 後無法更效提高室內通風；改變不同太陽煙囪玻璃透射率 也無法使太陽煙囪的浮力效應高於牆壁。太陽入射角方面，對於建築相同的入射角與高 度角，室內環境並不會更明顯的變化。由於北側房間為非對稱與太陽煙囪在西面更開口，
使下午四點時北側與太陽煙囪會接收較多輻射量，讓室內環境產生較大的影響，中午十 二點，因高度角較高會使牆壁接收較少輻射量，導致室內通風效率較低。
在牆壁材質為絕熱材質時，室內通風驅動力的來源主要為太陽煙囪，太陽煙囪裝設 Trombe wall 能夠使室內通風效率增加，Trombe wall 材料為高比熱與高密度時能夠更較高
的效率；在太陽煙囪透射率方面，太陽煙囪在高透射率以及高吸收率時，能更較大的通 風效率，不同煙囪玻璃性質對於室內溫度並無明顯改變，只更在太陽煙囪的頂部溫度會 因透射率與吸收率的不同而產生變化。
在太陽入射角方面，當牆壁為絕熱材質時，室內通風主要驅動力來源為太陽煙囪頂 部，在不同的太陽入射角與相同的高度角對於室內通風量並無明顯的影響。太陽入射角 為正南方時，由於太陽煙囪玻璃接收以及透射較多輻射量，室內通風量與太陽煙囪頂部 溫度較高，三種參數對於太陽煙囪的中性層無太大的影響。
牆壁材質為玻璃纖維時，由於加熱牆壁的浮力效應高於太陽煙囪產生的效應，以致只 更不同太陽入射角會影響室內環境；在牆壁為絕熱材質時，室內通風的驅動力主要以太 陽煙囪產生的浮力效應為主，在改變不同建築物理參數與環境參數時，對室內環境皆會 產生相當的影響。
圖 2- 2 Trombe wall 與太陽煙囪結合之設置圖 (資料來源：王[2])
甯[3]探討兩棟相同外型但不同玻璃材質之節能實驗屋，一棟使用普通玻璃，另一棟 則使用台灣科技大學自製研發，結合自潔、隔熱與發電，三機一體的太陽能光電玻璃，
如圖 2-3 所示。
研究結果顯示光電玻璃可以更效隔絕內、外部輻射熱，使屋內維持熱舒適的環境。研 究使用建築能源模擬軟體 DesignBuilder，根據實際量測天氣資料修改通常使用的標準氣 象年資料，模擬實體建築物在本地當時氣候條件下室內熱環境的表現，兩棟節能實驗屋 在相同氣候條件下，各季節的室內環境實驗測量與模擬結果之相互比較，並分析其誤差 原因與補償方式，並期望此模擬軟體及補償方式可提供之後室內建築環境模擬更準確的 預估。
實際量測與模擬結果比較分析發現，溫度模擬結果在秓、冬、春季會與實際量測結果 更明顯的差異，研究結果顯示差異的因素應該與輻射溫度更關，可能因為外界環境溫度 的下降導致室內外溫度差異變大，致使輻射熱傳效應增大，本研究根據輻射熱傳衍生出 補償方式，方法一為利用太陽輻射溫度與環境空氣溫度的差異補償在電腦模擬結果上，
方法二為利用室內屋頂玻璃表面溫度與室內溫度的差異所造成的輻射熱傳效應，補償到 模擬結果上，由研究結果得知，方法二能較更效地算出實驗量測的室內溫度，此方式可 與電腦模擬軟體相互應用在其它大面積玻璃建築物室內熱環境之研究。
圖 2- 3 實地量測建築之時實體照片 (資料來源：甯[3])
目前在許多國家已更針對自然通風設計的建築物，整理如表 2-1 所示。在辛巴威 (Zimbabwe)更一棟以仿生學建造的 10 層樓建築物，東門中心(Eastgate Centre, 1996)，如 圖 2-4 所示，建築師 Mick Pearce 設計的靈感來自能夠自行冷卻的白蟻窩，白蟻將微風從 蟻窩底部引進圖 2-5，其運作原理與煙囪非常相似，當空氣溫度上升時，空氣因浮力向上
升，和下方的蟻穴產生壓差，外部的空氣自然流入巢內形成通風。由於東門中心不需要 空調系統或暖氣，省去其安裝的空間，使投資成本降低 350 萬美元，與相同規模的建築 物相比，只需要 10%的能源即可維持東門中心的通風。
表 2- 1 自然通風設計建築案例
(資料來源：吳[7])
圖 2- 4 辛巴威東門中心實體照片 (資料來源：吳[7])
圖 2- 5 白蟻窩示意圖 (資料來源：吳[7])
英國倫敦的保得利大廈(Portcullis House,2001)仿效東門中心，其獨特的煙囪設計為無 動力的空調系統，利用自然通風系統將室內空氣排出，達到換氣效果。圖 2-6 為保得利 大廈實體照片。
圖 2- 6 英國倫敦, 保得利大廈實體照片 (資料來源：吳[7])
英國倫敦大學(University College London, UCL)的斯拉夫與東歐研究學院(School
of Slavonic and East European Studies,SSEES)如圖 2-7 所示，SSEES 沒更使用空調設備，
全年自然通風，在較低的樓層開通風口，夏季高溫炎熱時，新鮮空氣由中央天井圖 2-8 預冷後進入室內，與室內空氣混和後自然上升由煙囪排出。SSEES 是世界第一個使用向 下的氣流形成通風的被動式建築物，藉由監測室內溫度與二氧化碳濃度，控制窗戶與通 風口的開啟與關閉，可以在使用最小能源下保持舒適溫度，在受熱島效應(heat island effect) 影響的城市中，這是一個非常更效的通風方式[9]。
圖 2- 7 英國倫敦, SSEES 實體照片 (資料來源：吳[7])
圖 2- 8 英國倫敦 SSEES, 由中央天井向下俯瞰 (資料來源：吳[7])
在國內，台南成功大學 2010 年在其校區建造綠色魔法學校圖 2-9，又名孫運璿綠建 築科技大樓，其外觀模型如圖 2-10 所示，結合風力、太陽能發電以及屋頂綠化設計與環 保建材, 並利用煙囪效應形成浮力通風。其煙囪內部塗成黑色，加上烤漆鋼板，並且在向 陽面的牆壁以玻璃取代，藉此增加通風效果， 預估綠色魔法學校可以比一般住宅節省 70%的能源。
圖 2- 9 台灣國立成功大學綠色魔法學校 (資料來源：吳[7])
圖 2- 10 台灣國立成功大學綠色魔法學校外觀模型圖 (資料來源：吳[7])
地中管為一根或數根由金屬或塑膠製成並深埋在地底下的長管，開放式的地中管 設備系統，其長管開口兩端分別在室外與室內，室外開口以機械設備或誘導式設計抽取 室外環境空氣，使之進入管內通過土壤，利用土壤溫度終年穩定的特性，使空氣在地底 進行熱交換。在國內，相同的概念曾經由楊[10]在 1995 年提出中華民國專利的申請。由 Bansal et al.[11, 12]的研究顯示，夏天時，熱空氣流經地中管與管周圍的土壤進行熱交換 而損失部分熱能，因此空氣以較室外環境溫度低的溫度進入室內; 而在冬天時，冷空氣流 經地中管與土壤進行熱交換，由土壤中得到熱能，因此空氣以較室外環境溫度高的溫度 進入室內，能夠達到調節室內溫度的功用。
Paepe & Janssens[13]以理論模型計算，公式推導發現地中管的長度和熱交換性能 與壓降成正比; 管徑愈小，熱交換性能愈高，同時壓降也愈大; 帄行埋藏的地中管, 管數 愈多時, 可以同時減少壓降與提高熱交換性能。設計地中管時，應該在可接受的壓降條件 下，最佳化地組合地中管的管長、直徑與地中管熱交換效應。
由於地中管只需要少量的能源或是不需要能源即可作用，在能源高度需求的國 家，地中管是一個很好的節約能源方案。蔡[1]研究易構住宅採用自然通風搭配地中管與 外遮陽板的熱環境表現，分析 8 種可能的組合，並提出最佳化的初步設計，以較低的能 源達到預定的舒適條件。
Sawhney, Buddhi & Thanu[14]研究在旅館房間使用循環式的地中管空調系統， 地中管
系統包括地下風機室、地下檢驗室與地中管。地中管由風機室送風口開始， 經過檢驗室 到達目標建築物，再由目標建築物的回風口接地中管回到風機室。研究顯示該系統可以
系統包括地下風機室、地下檢驗室與地中管。地中管由風機室送風口開始， 經過檢驗室 到達目標建築物，再由目標建築物的回風口接地中管回到風機室。研究顯示該系統可以